Zasilanie awaryjne

Wstęp do instalacji fotowoltaicznych z magazynami energii

Produkcja własnej energii elektrycznej, oszczędności z tego tytułu i niezależność od sieci elektroenergetycznej stają się podstawowym celem, którym kierują się miliony osób na całym świecie. Cel ten z każdym rokiem jest coraz łatwiejszy do osiągnięcia z uwagi na niższe ceny paneli fotowoltaicznych oraz wsparcie Odnawialnej Zielonej Energii ze strony rządów państw.

Jeżeli jednak będziemy zainteresowani maksymalną optymalizacją zysków warto zainteresować się także magazynowaniem energii pochodzącej ze słońca.

Obowiązujący w Polsce system opustów, czyli wymiany energii z Zakładem Energetycznym, który został wprowadzony odgórnie drogą ustawy, sam w sobie jest korzystny dla obywateli. Niemniej jednak korzyści mogą być jeszcze większe jeśli dodamy do tego banki akumulatorów, które to pozwolą zatrzymać dla nas powstały prąd z instalacji fotowoltaicznych.

Największym wyzwaniem dla obecnych systemów solarnych jest kwestia optymalnego podziału energii elektrycznej. Czasy wytworzenia prądu z paneli PV często nie są zsynchronizowane z faktycznymi czasami jego zużycia w domu lub firmie. Wpływa to na konieczność pobierania energii z sieci elektroenergetycznej w momentach jej deficytu i oddawania jej do sieci, gdy występuje nadwyżka w jej produkcji.

Przy rozwiązaniu powyższego problemu z pomocą przychodzą magazyny energii. W odpowiednio zaprojektowanym systemie fotowoltaicznym z bankami akumulatorów, nadwyżka energii powinna zostać zmagazynowana i być gotowa do bieżącego użycia.

Taki sposób magazynowania energii staje się coraz ciekawszą propozycją dla Polaków. Mają na to wpływ prognozowane, a zarazem nieuniknione podwyżki cen prądu.

Wyróżnić można dwa podstawowe rodzaje systemów fotowoltaicznych z bankami akumulatorów:

  • „Off-grid” jako system bazujący na tzw. pracy wyspowej. W tym trybie zasilany obiekt może być w 100% samowystarczalny, bez konieczności wspomagania się prądem z zewnątrz.
  • „Backup” jako uzupełnienie systemu „off-grid” o możliwość bieżącej i niezakłóconej współpracy z siecią elektroenergetyczną. Można go nazwać systemem on-grid z magazynem energii.

System wyspowy – off-grid

Poddając bliższej analizie system wyspowy, warto nadmienić, że ma on pewne ograniczenia związane m.in. z zasilaniem jednocześnie wielu urządzeń elektrycznych. Ponadto koszt instalacji wyspowej off-grid szybko rośnie wraz ze wzrostem mocy i wymagań ze strony odbiorników domowych / gospodarczych. Trudno w tym zakresie przewidzieć wszystkie sytuacje w przyszłości związane z eksploatacją budynku i urządzeń tam znajdujących się, jak np. potrzeba dokupienia bardziej energochłonnych odbiorników.

Do tego w przypadku systemów autonomicznych off-grid dochodzi problem stopniowego starzenia się paneli i akumulatorów, a co za tym idzie malejącej dostępnej mocy do wykorzystania. Rozbudowa instalacji jest natomiast skomplikowana, wiąże się z dużymi kosztami oraz może prowadzić do wadliwego jej działania. Wybór instalacji wyspowej (off-grid) musi być więc przemyślany.

System on-grid z magazynem energii

Pod kątem maksymalnie zoptymalizowanego zużycia energii to drugie rozwiązanie, z przedstawionych powyżej, wydaje się najbardziej interesujące. Instalacja fotowoltaiczna w formie „backup” z bankami akumulatorów umożliwia jednocześnie produkcję, bieżące wykorzystanie, a zarazem autokonsumpcję wytworzonej z paneli PV energii elektrycznej, jak również tej bezpośrednio z sieci.

Głównym celem i zadaniem instalacji fotowoltaicznych on-grid z magazynem energii powinno być zaspokojenie całkowitych potrzeb energetycznych całego gospodarstwa domowego lub firmy. Dlatego takie systemy są odpowiednio projektowane, aby mogły sobie poradzić w różnych sytuacjach.

Wśród możliwych do zaistnienia skrajnych scenariuszy należą:

  • Występujące chwilowo duże obciążenie energetyczne w budynku.
    Rozwiązaniem jest pobór brakującej energii z sieci.
  • Brak zdolności do wytwarzania energii w okresach o dużym zachmurzeniu lub naturalnie w nocy.
    Rozwiązaniem jest wcześniejsze zmagazynowanie energii w bankach akumulatorów.
  • Chwilowy zanik napięcia w sieci elektroenergetycznej.
    Rozwiązaniem jest poprawnie funkcjonujący system zasilania awaryjnego, który to podczas braku prądu przejmuje zasilanie domowych czy też firmowych urządzeń elektrycznych.

Odpowiednio dostosowany falownik przejmuje zasilanie podłączonych odbiorników w przypadku awarii sieci lub systemu PV. Dzieje się to tak szybko, że nawet komputery i inny sprzęt elektroniczny działają w trybie ciągłym bez zakłóceń. Niemniej jednak są urządzenia na rynku, które potrzebują więcej czasu (kilkadziesiąt sekund), aby przełączyć się na zasilanie z akumulatorów.

Monitoring

Doskonałym dodatkiem są narzędzia do zdalnego monitorowania i diagnostyki. Z wykorzystaniem komputera lub aplikacji mobilnej można m.in. wyświetlać dane związane z przepływem energii w danym budynku lub budynkach. Ustawienia systemowe można zmienić za pośrednictwem portalu, a ewentualne alarmy można odbierać pocztą elektroniczną.

Dostępne są na rynku urządzenia, które dysponują szerokim zakresem kompatybilności z różnymi technologiami i typami akumulatorów. Zatem kupując inwerter, warto wcześniej przemyśleć jego późniejsze zastosowanie pod kątem magazynowania energii.

Rys. 1. Przykładowy schemat instalacji on-grid z magazynem energii

Na rynku znaleźć można coraz to więcej urządzeń umożliwiających tworzenie instalacji fotowoltaicznych wraz ze sprawnie i efektywnie działającymi bankami akumulatorów.

Przekładem są systemy i produkty takich producentów jak:

  • Victron Energy
  • Fronius
  • SMA.

Firma Eco Voltaika z zaangażowaniem pomaga swoim Klientom w zaprojektowaniu odpowiednich systemów fotowoltaicznych, również tych z wbudowanym magazynem energii, pełniących m.in. funkcję zasilania awaryjnego.